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塑料激光焊接原理及方法

塑料激光焊接是利用激光能量来焊接两个成型品的一种技术。其要点在于“透射激光的材料”与“吸收激光的材料”两者的组合。辐射的激光径直穿过上侧的“透射激光的材料”,然后被下侧的“吸收激光的材料”吸收。这样一来,成型品之间产生的热量使树脂熔化,从而把两个成型品焊接在一起。


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01

激光焊接的特征


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激光焊接的特征


优点
1.没有振动或超声波等物理的影响,因此可应用于精密部件; 
2.非接触焊接,因此不会使表面产生热影响、伤痕或变形; 
3.不会产生粉尘或飞边等不良现象的一种洁净工作法;
4.可利用最佳加工条件来获得很高的接合强度和密闭性;
5.通过缩小激光束可最大限度地减少因热而引起的影响;
6.树脂降解少,产生的粹屑少,制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起。


缺点
1.在可用材料方面存在限制(必须通过透射性和吸收性材料的组合来使用; 
2.两种透明材料叠焊时需要添加吸收器(目前只有进口产品,而且价格很贵);


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焊接工艺概述


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塑料焊接夹具


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焊接夹具设计


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塑料焊接性


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焊接条件


(1)激光功率

(2)扫描速度
激光输出功率是使树脂熔化的热源。扫描速度是激光束的移动速度。如果要考虑生产率,则加快扫描速度并缩短处理时间就会相应地提高输出功率。但如果功率过高,吸收性材料一侧就会过度分解,从而引起变形。因此,今后将通过基于实际制品的验证来寻找制品最稳定的焊接性能点。


同时,就材料而言,下面两点也很重要:


(3)透射性材料的光线透射率

(4)透射性材料的厚度
材料的焊接情况取决于到达吸收性材料的激光束的能量。因此透射性材料一侧的厚度和光线透射率会有很大影响。光线透射率越高对焊接就越有利。同样,越薄也越有利。


08

强度对比


下图所示的是焊接强度与激光移动速度和激光功率的关系方面的一个例子。由图可知激光功率越高,移动速度越慢,则焊接强度就越高。


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激光焊接与其他焊接方法的性能比较


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热冲击影响


热冲击(-40℃-120℃×30分钟) 2000次循环后,在内压0.6Mpa下也没有出现气密泄漏和焊接强度下降现象


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11

焊接影响因素


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塑料焊接
- 医疗用具生产制造- 汽车工业 


低温熔接
- 电子元件- 太阳能电池生产


热处理
- 医疗用具生产制造- 工具制造


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塑料焊接的部分应用


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部分资料来源于大族激光和《激光焊接自动化》。
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